Name: 시험관 내 시뮬레이션된 위장관액의 다중 하위 단계 교환 을 통한 단일 액적의 에멀젼 소화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-11-18T13:40:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: 학습하세요 OCTOPUS 펜던트 드롭 표면 막 균형법을 활용한 단일 액적 에멀젼 소화 시뮬레이션 방법입니다. 위장관액의 다중 하위 단계 교환으로 소화 과정에서 계면 장력을 실시간 측정하여 에멀젼화제와 소화 효소의 상호작용을 정밀 분석할 수 있습니다.

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이 연구는 MCIN/AEI/10.13039/501100011033 및 "ERDF 유럽을 만드는 방법"이 자금을 지원하는 RTI2018-101309-B-C21 및 PID2020-631-116615RAI00 프로젝트의 자금 지원을 받았습니다. 이 연구는 그라나다 대학 (스페인)의 Biocolloid and Fluid Physics Group (ref. PAI-FQM115)의 지원을 받았다.

1. 표면 과학 실험에 사용되는 모든 유리 제품의 세척 순서
<ol><li>물(10%)에 희석한 농축 세척액( 재료 표 참조)으로 유리 제품을 문지릅니다.</li>
	<li>일련의 수돗물, 프로판올, 증류수 및 초순수로 철저히 헹굽니다. 기내에서 건조하고 사용할 때까지 닫힌 캐비닛에 보관하십시오.</li>
</ol>2. 샘플 준비
<ol><li>INFOGEST 표준화 프로토콜11,20에 따라 인공 소화제를 준비하십시오 (재료 표 참조). 자세한 내용은 표 1을 참조하고 표면 활성 오염 및 샘플 희석을 방지하기 위한 계면 작업의 요구 사항에 대한 작은 조정을 포함합니다(1:10)10.</li>
	<li>아래 단계에 따라 유화제 용액을 준비하십시오.<ol><li>0.01 L의 농축 용액(1 kg· L-1) 유화제 또는 유화제의 혼합물( 재료 표 참조)을 초기 완충액(표 1)에 넣고 밤새 온화한 교반 하에 유지합니다.</li>
		<li>0.1kg· L-1 (또는 필요에 따라) 인터페이스를 포화시킵니다. 이전에 발표 된 보고서21에 따라 일정한 계면 영역에서 1 시간의 흡착 후 계면 장력의 의사 고원에 도달합니다.</li>
		<li>사용하기 전에 15분 동안 약하게 교반하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>오일 상을 정화하십시오.<ol><li>식물성 기름 (해바라기, 올리브, 트리 올레인 등)의 혼합물을 준비하십시오. 및 마그네슘 메타 실리케이트 수지 ( 재료 표 참조)는 대형 비커에서 2 : 1 w / w의 비율입니다. 최소 3시간 동안 약한 기계적 교반을 유지하십시오.</li>
		<li>혼합물을 상업용 원심분리기에서 실온에서 30분 동안 8,000 x g 로 원심분리합니다( 재료 표 참조).</li>
		<li>주사기 필터(0.2μm 공극 크기)로 진공 상태에서 오일 혼합물을 여과합니다( 재료 표 참조). 사용할 때까지 밀봉하고 질소로 거품을 낸 깨끗한 호박색 병에 보관하십시오.</li>
	</ol></li>
</ol>3. 문어의 교정 및 청소
<ol><li>모세관(밸브 6/4)과 외부 출구(밸브 8-파란색)를 통해 주사기와 모든 밸브를 모두 청소하는 순서를 설정하여 모든 튜브를 초순수로 헹굽니다. 왼쪽 대화 상자에서 clean 버튼을 눌러이 작업을 수행하십시오 (보충 그림 1A).</li>
	<li>물방울을 형성하여 상온에서 물의 표면장력(7)을 확인하고 5분 동안 실시간으로 측정하였다(보충 그림 1B, C).<ol><li>차동 밀도를 공기-물(0.9982kg· L−1) 왼쪽 대화 상자, 보충 그림 1B.</li>
	</ol></li>
	<li>깨끗한 큐벳(광학 유리)에 0.002L의 깨끗한 식물성 기름을 채우고 온도 조절 셀의 큐벳 홀더에 넣습니다(그림 3).</li>
	<li>온도 조절기를 설정하고 37°C에서 온도 평형을 허용합니다.</li>
	<li>실온에서 물-기름의 계면 장력 확인7.<ol><li>차분 밀도를 식물성 기름-물 (올리브 오일 : 0.800 kg · L−1) (보충 그림 1C).</li>
		<li>0.5 μL·s−1 의 속도로 40 μL를 주입하고 주입이 끝날 때까지 매초 실시간으로 측정합니다. 이것은 간단한 동적 프로세스입니다(보충 그림 1B, D).</li>
		<li>계면 장력을 데이터 시트의 액적 부피의 함수로 플로팅합니다.</li>
		<li>액적 부피 범위가 액적 부피와 무관한 계면 장력 값을 제공하는지 확인하십시오. 계면 영역을 액적 부피의 함수로 플로팅합니다.</li>
		<li>아래 단계에 따라 두 단계(보충 그림 1B 및 보충 그림 2A)를 포함하는 프로세스를 프로그래밍합니다.<ol><li>내부 주사기를 사용하여 이 일정한 계면 장력 범위 내에 포함된 부피를 주입합니다.</li>
			<li>3.5.4단계에서 선택한 값으로 계면 영역을 일정하게 유지하고 5분 동안 계면 장력을 기록합니다7.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>4. 각 소화 단계에 대해 DINATEN에서 하나의 실험 프로세스 프로그래밍
참고: 프로세스 매개변수에 대해서는 보충 그림 1B를 참조하십시오.
<ol><li>초기 제어를 수행합니다.<ol><li>방울 형성의 경우 10μL(±5μL)의 유화제 용액을 모세관(밸브 6)에 주입합니다(보충 그림 2A).</li>
		<li>20mm2(±10mm2)의 일정한 계면 영역21에서 1시간 동안 흡착을 기록합니다(보충 그림 2B).</li>
		<li>확장 유변학8 을 기록한다(보충 그림 2C).<ol><li>진동 진폭을 1.25μL, 주기 10초로 설정합니다.</li>
			<li>선택한 계면 영역 (4.1.2 단계)에서 흡착을 10 초 동안 기록합니다.</li>
			<li>4.1.3단계를 5초, 20초, 50초 및 100초의 다른 주기로 반복합니다.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>위 소화를 기록하십시오.<ol><li>선택된 계면 영역에서 흡착(21 )을 10초 동안 기록한다.</li>
		<li>밸브 2 (sSGF) 및 위 효소 (표 1)의 액체와의 하위 상 교환7 (보충 그림 2D).<ol><li>밸브 2에서 왼쪽 주사기를 채 웁니다. 왼쪽 주사기를 사용하여 밸브 6-모세관에 125μL를 5μL·s-1로 주입합니다.</li>
			<li>오른쪽 주사기로 모세관에서 125μL를 5μL·s−1로 추출합니다. 오른쪽 주사기를 내려 밸브 8을 종료합니다. 4.2.2.1-4.2.2.2단계를 10번 반복하여 완전한 교환을 보장합니다.</li>
		</ol></li>
		<li>단계 4.1.2에서 선택된 계면 영역에서 흡착(21 )을 1시간 동안 기록합니다(보충 그림 2B).</li>
		<li>확장 유변학8 을 기록한다(보충 그림 2C).<ol><li>진동 진폭을 1.25μL, 주기 10초로 설정합니다.</li>
			<li>4.1.2단계에서 선택한 계면 영역의 흡착을 10초 동안 기록합니다. 다른 기간에 반복하십시오 : 5 초, 20 초, 50 초, 100 초.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>장 소화를 기록하십시오.<ol><li>단계 4.1.2에서 선택된 계면 영역에서 흡착(21 )을 10초 동안 기록합니다(보충 그림 2B).</li>
		<li>밸브 3 (sSIF) 및 장 효소 / 담즙 염 / 인지질 (표 1)의 액체와의 하위 단계 교환7 (보충 그림 2D).<ol><li>밸브 2에서 왼쪽 주사기를 채 웁니다. 왼쪽 주사기를 사용하여 밸브 6-모세관에 125μL를 5μL·s-1로 주입합니다. 오른쪽 주사기로 모세관에서 125μL를 5μL·s−1로 추출합니다.</li>
			<li>오른쪽 주사기를 내려 밸브 8을 종료합니다. 4.3.2.1-4.3.2.2단계를 10번 반복하여 완전한 교환을 보장합니다.</li>
		</ol></li>
		<li>단계 4.1.2에서 선택된 계면 영역에서 흡착(21 )을 1시간 동안 기록한다.</li>
		<li>확장 유변학8 을 기록한다(보충 그림 2C).<ol><li>진동 진폭을 1.25μL, 주기 10초로 설정합니다.</li>
			<li>4.1.2단계에서 선택한 계면 영역의 흡착을 10초 동안 기록합니다.</li>
			<li>다른 기간에 반복하십시오 : 5 초, 20 초, 50 초, 100 초.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>아래 단계에 따라 탈착을 기록하십시오.<ol><li>단계 4.1.2에서 선택된 계면 영역에서 흡착(21 )을 10초 동안 기록합니다(보충 그림 2B).</li>
		<li>밸브 5 (sSIF)에서 액체와 아상 교환7 (표 1, 보충 그림 2D).<ol><li>밸브 5에서 왼쪽 주사기를 채 웁니다. 왼쪽 주사기를 사용하여 밸브 5-모세관에 125μL를 주입합니다.5μL·s-1.</li>
			<li>오른쪽 주사기로 모세관에서 125μL를 5μL·s−1로 추출합니다. 오른쪽 주사기를 내려 밸브 8을 종료합니다. 4.4.2.1-4.4.2.2단계를 10번 반복하여 완전한 교환을 보장합니다.</li>
		</ol></li>
		<li>단계 4.1.2에서 선택된 계면 영역에서 흡착(21 )을 1시간 동안 기록합니다(보충 그림 2B).</li>
		<li>확장 유변학8 을 기록한다(보충 그림 2C).<ol><li>1.25 μL, 주기 10 초의 진폭을 유지하십시오.</li>
			<li>4.1.2단계에서 선택한 계면 영역의 흡착을 10초 동안 기록합니다.</li>
			<li>다른 기간(5초, 20초, 50초, 100초)에서 4.4.4단계를 반복합니다.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>5. 실험 설정
<ol><li>미세 원심 분리 튜브에 인공 소화 매체를 채우고 해당 튜브로 각 밸브를 연결합니다.</li>
	<li>밸브 2, 밸브 5, 밸브 3, 밸브 4 및 밸브 5에서 외부 출구(밸브 8)까지 청소하여 밸브 2-5의 튜브를 채우십시오(보충 그림 1A).</li>
	<li>밸브 1에서 밸브 6 모세관까지 5 번 청소하여 밸브 1의 튜브를 채 웁니다.</li>
	<li>모세관을 오일 상에 놓습니다. 왼쪽 주사기에 밸브 1을 장착합니다(초기 용액, 표 1).</li>
	<li>단계 4.1-초기, 단계 4.2-위, 단계 4.3-장 및 단계 4.4-탈착을 순차적으로 시작하여 각 과정이 끝날 때 데이터를 저장합니다.</li>
</ol>6. 이미지 처리 소프트웨어 CONTACTO 8을 사용한 확장 유변학적 파라미터 계산
참고: 자세한 내용은 Maldonado-Valderrama et al.8을 참조하십시오.
<ol><li>주어진 주파수와 진폭에서 영역 진동에 해당하는 이미지를 로드합니다(보충 그림 3A).</li>
	<li>유변학(보충 그림 3B)을 누르고 팽창 파라미터(보충 그림 3C)를 얻습니다.</li>
	<li>결과를 복사하여 데이터 스프레드 시트에 붙여넣습니다.</li>
</ol>7. 실험 결과 플로팅
<ol><li>이전 단계 시간의 마지막 데이터를 추가하여 소화 과정의 각 단계에서 시간 열을 다시 계산합니다.</li>
	<li>사용된 분해 과정의 각 단계에 대한 계면 장력 대 추가 시간을 플로팅합니다.</li>
	<li>각 단계의 끝에서 얻은 최종 계면 장력/팽창 탄성 및 점도와 소화 단계(초기, 위 소화, 십이지장 소화 및 탈착)를 플로팅합니다.</li>
</ol>

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</ol>

저자는이 논문에보고 된 작업에 영향을 미칠 수있는 알려진 경쟁 재정적 이해 관계나 개인적인 관계가 없다고 선언합니다.

이 기사에서는 펜던트 드롭 장비를 사용하여 계면층의 체외 분해를 측정하는 일반화 된 프로토콜을 설명합니다. 프로토콜은 문헌과의 비교를 용이하게 하기 위해 INFOGEST11,20 조화 프로토콜을 기반으로 하는 소화 완충액의 구성을 조정하여 실험의 특정 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다. 소화 효소 및 바이오 계면 활성제는 개별적으로, 순차적으로 또는 함께 첨가 될 수있다. 이 후자의 옵션은 계면층의 포화가 매우 낮은 계면 장력을 제공하여 다양한 현상을 방해하고 물방울이 떨어질 수 있으므로 주의해서 수행해야 합니다. 각 소화 성분의 효과를 분석 할 수 있도록 다른 소화 효소가 순차적으로 다른 농도로 첨가됩니다. 이러한 방식으로 각 구성 요소의 효과를 분석하고 체계화 할 수 있으며 순차적 인 첨가로 시너지 효과를 평가할 수 있습니다. 또한 물방울이 떨어지는 것을 방지하기 위해 일부 농도를 희석합니다<sup c...

에멀젼 소화와 관련된 지방이 어떻게 소화되는지 이해하는 것은 맞춤형 기능성을 갖춘 제품을 합리적으로 설계하는 데 중요합니다1. 지방 소화를위한 기질은 기계적 작용에 의해 소비되고 입과 위장의 생체 계면 활성제와 혼합되면 지방이 유화되기 때문에 에멀젼입니다. 또한 인간이 소비하는 대부분의 지방은 이미 유화 (예 : 유제품)이며, 유아 또는 일부 노인의 경우 이것이 유일한 소비 형태입니다. 따라서 특정 소화 프로파일을 가진 에멀젼 기반 제품의 설계는 영양에서 매우 중요합니다1. 또한 에멀젼은 영양소, 약물 또는 친유성 생리 활성 물질2 을 캡슐화하고 전달하여 비만3, 영양 강화, 음식 알레르기 및 소화기 질환과 같은 다양한 위장 상태를 해결할 수 있습니다. 수중유 에멀젼에서, 지질 방울은 단백질, 계면활성제, 중합체, 입자 및 혼합물과 같은 유화제의 계면 층으로둘러싸여 있다4. 유화제의 역할은 두 가지입니다: 에멀젼5을안정화시키고 캡슐화 된 화합물을 특정 부위로 보호/운반합니다. 에멀젼의 맞춤형 소화율을 달성하는 것은 초기 구성에 따라 다르지만 위장관을 통과하는 동안 이 인터페이스의 지속적인 진화를 모니터링해야 합니다(그림 1).
<img alt="유아 소화 다이어그램; 계면 공학, 새로운 식품 매트릭스, 비만, 영양 강화." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig01.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> 그림 1: 주요 위장 상태를 해결하기 위해 에멀젼의 계면 공학을 적용합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
지질 소화는 오일에 포함 된 트리글리 세라이드에 도달하고 가수 분해하기 위해 계면 층을 통해 유화 된 지질 방울의 오일-물 계면에 리파아제 (위 또는 췌장)를 흡착해야하기 때문에 궁극적으로 계면 과정입니다6. 이것은 그림 2에 도식화되어 있습니다. 위 리파아제는 기름-물 계면을 위해 위장의 펩신 및 인지질과 경쟁합니다 (그림 2, 위 소화). 그런 다음 췌장 리파아제/콜리파아제는 트립신/키모트립신, 인지질, 담즙염 및 소장의 소화 산물과 경쟁합니다. 프로테아제는 계면 범위를 변경하여 리파아제 흡착을 방지하거나 선호할 수 있는 반면, 담즙염은 표면 활성이 높고 나머지 유화제의 대부분을 대체하여 리파아제 흡착을 촉진합니다(그림 2, 장 소화). 결국, 지방 분해의 속도와 정도는 두께, 분자 간 / 분자 내 연결, 정전기 및 입체 상호 작용과 같은 초기 / 위 소화 에멀젼의 계면 특성에 따라 달라집니다. 따라서, 소화될 때 계면층의 진화를 모니터링하는 것은 리파아제 흡착 및 따라서 지질 소화에 영향을 미치는 계면 메커니즘 및 이벤트를 식별하는 실험 플랫폼을 제공합니다.
<img alt="소화 과정 다이어그램; 효소가 포함된 식품 에멀젼의 위 및 장 소화를 보여줍니다." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig02.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> 그림 2: 위장관 지질 소화에서 인터페이스의 역할을 보여주는 개략도. 펩신 가수 분해는 위상에서 계면 구성을 변화시키는 반면, 위 리파아제는 트리글리 세라이드를 가수 분해합니다. 소장에서 트립신/키모트립신은 계면 필름을 추가로 가수분해하는 반면, 지방분해는 BS/리파아제의 흡착, 트리글리세리드의 가수분해, BS 미셀/복합체의 가용화에 의한 지방분해 생성물의 탈착에 의해 진행됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
그라나다 대학 (UGR)의 펜던트 드롭 장비는 벌크 용액7의 아상 교환을 가능하게하는 특허 기술 인 동축 이중 모세관으로 구현됩니다. 펜던트 방울을 보유하는 모세관은 이중 미세 주입기의 각 채널에 독립적으로 연결된 두 개의 동축 모세관의 배열로 구성됩니다. 각각의 마이크로인젝터는 독립적으로 작동할 수 있어, 쓰루플로우(7)에 의해 적하된 내용물의 교환을 허용한다. 따라서, 하위 단계 교환은 내부 모세관과 함께 새로운 용액의 동시 주입과 동일한 유속을 사용하여 외부 모세관과 벌크 용액의 추출로 이루어진다. 이 공정은 계면 영역이나 액적의 부피를 방해하지 않고 벌크 용액을 대체 할 수있게합니다. 이 절차는 나중에 다중 하위 상 교환으로 업그레이드되어 액적 벌크 용액 8의 최대8 개의 순차적 하위 상 교환이 가능합니다. 이를 통해 벌크 용액을 다른 구획(입, 위, 소장)을 모방한 인공 배지와 순차적으로 교환하여 지질 매체에 현탁된 단일 수성 방울에서 소화 과정을 시뮬레이션할 수 있습니다. 전체 설정은 구성 요소의 세부 정보를 포함하여 그림 3에 나와 있습니다. 마이크로 인젝터의 주사기는 8 개의 비아 밸브에 연결되며, 각각은 그림 2에 설명 된 구성 요소가 포함 된 인공 소화액이 들어있는 마이크로 원심 분리 튜브에 연결됩니다.
<img alt="광원, 마이크로 포지셔너, 세포 분석을 위한 CCD 카메라를 사용한 미세 주입 설정." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig03.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> 그림 3: 모든 구성 요소가 있는 문어의 일반 보기. CCD 카메라, 현미경, 마이크로 포지셔너, 열 안정화 셀 및 이중 모세관은 8 개의 비아 밸브에 연결된 2 개의 주사기가있는 이중 마이크로 인젝터에 독립적으로 연결됩니다. 각 주사기는 모세관, 샘플이있는 4 개의 마이크로 원심 분리기 튜브 및 1 개의 배출물과 연결됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
도 4A는 각각의 인공 소화액이 이중 모세관을 통한 서브상 교환에 의해 펜던트 방울에 주입되는 방법을 보여준다. 그림 2 에 자세히 설명된 각 소화 화합물은 위장관을 통과하는 통로를 시뮬레이션하여 동시에/순차적으로 적용할 수 있습니다. 인공 소화액에는 다양한 효소와 생물 계면 활성제가 포함되어있어 그림 4B에 표시된 것처럼 초기 유화제의 계면 장력을 변경합니다. UGR에서 개발된 소프트웨어 DINATEN( 재료 표 참조)은 초기 계면층이 체외에서 분해될 때 계면 장력의 진화를 실시간으로 기록합니다. 또한, 각 소화 단계 후에, 안정화 된 계면 층에 부피 / 계면 영역의 주기적 진동을 부과하고 계면 장력의 반응을 기록함으로써 계면 층의 팽창 탄성이 계산됩니다. 진동의 주기/주파수 및 진폭은 다양할 수 있으며 소프트웨어 CONTACTO를 사용한 이미지 처리는 확장 유변학적 매개변수8를 제공합니다.
<img alt="효소 반응 다이어그램 및 그래프, 계면 장력 대 소화 시간, 단백질 분해, 지방 분해." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64158/64158fig04.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> 그림 4: 소화 프로파일의 예 . (A) 초기 유화제 층은 펜던트 방울로 상이한 용액의 순차적 인 하위 단계 교환에 의해 미세 원심 분리기에 배치 된 인공 소화 매체를 받는다. (B) 인공 매체의 다양한 효소 / 생물 계면 활성제에 의해 시험관 내에서 소화됨에 따라 시간 (x 축)의 함수로서 초기 유화제의 계면 장력 (y 축)의 일반적인 진화. 일반 장액과의 최종 하위 단계 교환은 혼합 된 미셀에서 가용화에 의한 소화 된 지질의 탈착을 측정합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64158/64158fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
이 연구는 펜던트 드롭 장비9를 사용하여 계면층의 체외 소화를 측정하도록 설계된 일반적인 프로토콜을 제시합니다. 초기 계면층은 도 2에 도시된 바와 같이, 위장관을 통과하는 것을 모방하는 조건에 순차적으로 적용된다. 이러한 다양한 소화 매체는 미세 원심 분리기 튜브에 포함 된 다양한 용액의 하위 단계 교환에 의해 펜던트 방울에 주입됩니다 (그림 4A). 이러한 배지의 조성은 평가될 위장 상태, 즉 위/장 단백질 분해/지방 분해에 따라 맞춤화될 수 있으며, 누적 효과 및 시너지10을 측정할 수 있습니다. 각 구획에서 소화 과정을 모방하는 데 사용되는 실험 조건은 전해질 및 효소11의 pH와 양을 자세히 설명하는 INFOGEST에서 발표한 국제 합의 프로토콜을 따릅니다. 펜던트 드롭을 기반으로 한 실험 장치를 사용하면 시뮬레이션된 분해 과정 전반에 걸쳐 계면 장력을 현장에서 기록할 수 있습니다. 계면층의 팽창 유변학은 각 소화 단계가 끝날 때 계산됩니다. 이러한 방식으로, 각 유화제는 도 4B에 도시된 바와 같이, 소화된 계면의 특성을 설명하는 분해 프로파일을 제공한다. 이것은 소화 과정의 다른 단계에 대한 감수성 또는 저항에 관한 결론을 추출 할 수있게합니다. 일반적으로 인공 소화기에는 산/염기성 pH, 전해질, 프로테아제(위 및 장), 리파아제(위 및 장), 담즙염 및 인지질이 포함되어 있으며 각각의 소화액(위 또는 장)에 용해됩니다. 도 4B는 유화제의 계면 장력의 진화에 대한 일반적인 프로파일을 보여주며, 먼저 프로테아제 작용을 받은 후 리파아제를 받는다. 일반적으로, 계면층의 단백질 분해는 가수 분해 된 펩티드 9,12의 탈착으로 인해 계면 장력의 증가를 촉진하는 반면, 지방 분해는 담즙 염 및 리파아제(13)의 흡착으로 인한 계면 장력의 매우 가파른 감소를 초래한다. 장액과의 최종 하위 단계 교환은 흡착되지 않은/소화된 물질의 벌크 용액을 고갈시키고 가용성 화합물의 탈착 및 혼합 미셀에서 소화된 지질의 가용화를 촉진합니다. 이것은 기록 된 증가 된 계면 장력에 의해 정량화됩니다 (그림 4B).
요약하면, 단일 액적에서 시험관내 소화를 시뮬레이션하기 위해 펜던트 방울에 구현된 실험 설계는 소화 과정이 초기 계면층(10)에 순차적으로 적용될 때 누적 효과 및 시너지 효과를 측정할 수 있게 한다. 각각의 소화기 배지의 조성은 위장 병리 또는 유아 소화기 매체(14)를 포함하는 소화기 상태의 특수성을 설명하도록 용이하게 조정될 수 있다. 그런 다음 단백질 분해 및 지방 분해에 영향을 미치는 계면 메커니즘의 식별을 사용하여 에멀젼의 계면 공학에 의해 소화를 조절할 수 있습니다. 얻은 결과는 낮은 알레르기 성, 제어 된 에너지 섭취 및 소화율 감소 15,16,17,18,19와 같은 맞춤형 기능을 가진 새로운 식품 매트릭스를 설계하는 데 적용될 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>소 췌장에서 추출한 알파-키모트립신</td><td>시그마-알드리치</td><td>C4129</td><td>효소</td></tr><tr><td>베타-락토글로불린</td><td>시그마-알드리치</td><td>L0130</td><td>에멀스피어</td></tr><tr><td>소 혈청 알부민</td><td>시그마-알드리치</td><td>9048-46-8</td><td>에멀스피어</td></tr><tr><td>CaCl2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10043-52-4</td><td>전해질</td></tr><tr><td>원심분리기</td><td>Kronton 기구</td><td>Centrikon T-124</td><td>오일 및 수지 분리용</td></tr><tr><td>Citrus pectin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9135</td><td>Emulsfier</td></tr><tr><td>co-lipase FROM PORCINE PANCREAS</td><td>Sigma</td><td>C3028</td><td>Enzyme</td></tr><tr><td>CONTACTO</td><td>University of Granada (UGR)</td><td></td><td>https://core.ugr.es/dinaten/, 마지막 액세스: 07/18/2022</td></tr><tr><td>DINATEN</td><td>University of Granada (UGR)</td><td></td><td>https://core.ugr.es/dinaten/, 마지막 액세스: 2022년 7월 18</td></tr>일 <tr><td>위 리파제</td><td>Lipolytech</td><td>RGE15-1G</td><td>효소</td></tr><tr><td>인간 혈청 알부민</td><td>시그마-알드리치</td><td>70024-90-7</td><td>유화제</td></tr><tr><td>INFOGEST</td><td></td><td></td><td>http://www.proteomics.ch/IVD/</td></tr> <tr><td>돼지 췌장에서 추출한 리파제, 유형 II</td><td>시그마-알드리치</td><td>L33126</td><td>효소</td></tr><tr><td>마그네슘 메타실리케이트 수지</td><td>Fluka</td><td>1343-88-0</td><td>오일 정제 수지</td></tr><tr><td>Micro 90</td><td>International products</td><td>M-9051-04</td><td>클리너</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma</td><td>7647-14-5</td><td>전해질</td></tr><tr><td>NaH2PO4</td><td>Scharlau</td><td>10049-21-5</td> 완충액 <td></td></tr><tr><td>Octopus</td><td>Producciones Cient&iacute를 준비합니다. ficas y T&eacute; 크니카스 S.L. (G&oacute; 항아리, 스페인)</td><td></td><td>Pendandt 드롭 장비 다중 하위 상 교환으로 구현</td></tr><tr><td>올리브 오일</td><td>시그마-알드리치</td><td>1514</td><td>오일</td></tr><tr><td>돼지 췌장에서 췌</td>장 <td>시그마</td><td>P7545-25 g</td><td>효소</td></tr><tr><td>펩신</td><td>시그마-알드리치</td><td>P6887</td><td>효소</td></tr><tr><td>플루로닉 F127</td><td>시그마</td><td>P2443</td><td>유화제</td></tr><tr><td>플루로닉 F68</td><td>시그마</td><td>P1300</td><td>에멀스피어</td></tr><tr><td>소듐 데옥시콜레이트</td><td>시그마</td><td></td><td>담즙염</td></tr><tr><td>소듐 글리코데옥시콜레이트</td><td>시그마</td><td>C9910</td><td>담즙염</td></tr><tr><td>소듐타우로콜레이트</td><td>시그마</td><td>86339</td><td>담즙염</td></tr><tr><td>주사기 필터</td><td>Millex-DP</td><td>SLGP033R</td><td>&nbsp; 주사기 필터 0.22 &micro; m 기공 크기 폴리에테르설폰</td></tr><tr><td>트립신</td><td>시그마-알드리치</td><td>T1426</td><td>효소</td></tr></tbody></table>

시험관 내 시뮬레이션된 위장관액의 다중 하위 단계 교환 을 통한 단일 액적의 에멀젼 소화

In vitro Digestion of Emulsions in a Single Droplet via Multi Subphase Exchange of Simulated Gastrointestinal Fluids

에멀젼은 현재 비만, 영양 강화, 음식 알레르기 및 소화기 질환과 같은 다양한 위장 상태를 해결하기 위해 영양소와 약물을 캡슐화하고 전달하는 데 사용되고 있습니다. 에멀젼이 원하는 기능, 즉 위장관 내의 특정 부위에 도달하거나, 지방 분해를 억제 / 지연하거나, 소화율을 촉진하는 능력은 궁극적으로 위장관의 효소 분해에 대한 감수성에 달려 있습니다. 수중유 에멀젼에서 지질 방울은 계면 층으로 둘러싸여 있으며, 여기서 유화제는 에멀젼을 안정화하고 캡슐화된 화합물을 보호합니다. 에멀젼의 맞춤형 소화율을 달성하는 것은 초기 구성에 따라 다르지만 위장 소화의 여러 단계에 따라 계면층의 진화를 모니터링해야 합니다. 다중 하위 상 교환으로 구현된 펜던트 드롭 표면 필름 저울은 맞춤형 정적 분해 모델을 적용하여 오일에 잠긴 단일 수성 액적에서 에멀 젼의 체외 소화를 시뮬레이션할 수 있습니다. 위장관을 통한 통과는 위장관의 각 구획 / 단계의 생리적 조건을 모방하여 원래의 액적 벌크 용액과 인공 배지의 하위 단계 교환에 의해 모방됩니다. 계면 장력의 동적 진화는 시뮬레이션된 전체 위장 소화에 걸쳐 현장에서 기록됩니다. 계면 확장 탄성 및 점도와 같은 소화 된 계면의 기계적 특성은 각 소화 단계 (구강, 위, 소장) 후에 측정됩니다. 각 소화기 매체의 구성은 위장 병리 및 유아 소화기 매체를 포함한 소화 상태의 특수성을 설명하도록 조정할 수 있습니다. 단백질 분해 및 지방 분해에 영향을 미치는 특정 계면 메커니즘이 확인되어 에멀젼의 계면 공학에 의해 소화를 조절하는 도구를 제공합니다. 얻은 결과는 낮은 알레르기 성, 제어 된 에너지 섭취 및 소화율 감소와 같은 맞춤형 기능을 갖춘 새로운 식품 매트릭스를 설계하기 위해 조작 될 수 있습니다.

이 섹션에서는 문어로 측정한 소화 프로파일의 다양한 예를 보여줍니다. 시뮬레이션된 분해 프로파일 일치의 일반적인 모양은 그림 4B에 나와 있습니다. 계면 장력은 일반적으로 소화 프로파일에서 시간에 대해 표시됩니다. 고려되는 다양한 단계/소화 단계는 다양한 색상으로 표시됩니다. 첫 번째 단계는 초기 층을 형성하고 각 경우에 따라 유화제 또는 단백질 / 계면 활성제 / 폴리머의 흡착 단계에 해당합니다. 이어서, 상이한 소화액은 서브 페이즈 교환에 의해 새로운 배지를 함유하는 벌크 용액에 주입된다. 새로운 하위 단계는 초기 유화제 층의 계면 장력과 각 소화 단계가 끝날 때 측정되는 확장 유변학의 변화를 생성합니다. 소화 과정은 최대 8 개의 소화 단계로 구성 될 수 있습니다.
<img alt="표면 장력 변화; 다이어그램은 펩신(A)이 있는 HSA와 위 리...

OCTOPUS라는 별명을 가진 다중 하위 단계 교환으로 구현된 펜던트 드롭 표면 필름 균형은 원래 벌크 용액과 시뮬레이션된 위장관액의 순차적 하위 단계 교환을 통해 소화 상태를 모방할 수 있습니다. 시뮬레이션된 체외 소화는 소화된 계면층의 계면 장력을 현장에서 기록하여 모니터링됩니다.

Emulsions are currently being used to encapsulate and deliver nutrients and drugs to tackle different gastrointestinal conditions such as obesity, ...

우리의 방법은 유화제로 덮여 있고 오일 상에 잠겨있는 단일 아쿠아 방울에서 소화 과정을 시뮬레이션하여 감정이 어떻게 소화되는지 조사하는 모델을 제공합니다. 우리는 다양한 유화제의 영향과 다양한 소화 성분의 작용을 평가하고 위장관 내의 다른 위치에서 소화에 저항하거나 지연시킬 수 있는 인터페이스를 설계할 수 있습니다. 시뮬레이션된 전체 소화 과정에서 C2의 계면 장력과 소화 단계가 끝날 때 계면층의 탄성과 점도를 측정할 수 있습니다.소화의 농도와 조건은 실험의 요구 사항에 맞게 조정할 수 있으며, 이는 순차적으로 적용되거나 동시에 상승 작용 및 누적 효과를 평가할 수 있습니다. 그리고 우리는 단일 방울로 작업하므로 매우 적은 양의 샘플이 필요하며 실험 변수를 매우 정밀하게 제어 할 수 있습니다. 우리는 이 기술을 적용하여 이를 인수할 전략을 설계했습니다.이러한 접근법 중 하나는 지방 분해 과정을 폐기하거나 수령하는 화석 층을 설계하는 것입니다. 또 다른 접근법은 리파아제 혁신가의 사용이며, 우리는 리파아제의 계면 작용 메커니즘을 조사했습니다. 이 장치는 원래 체외 소화를 연구하기 위해 개발되었습니다.그럼에도 불구하고 모노 연구 및 지질과의 상호 작용에 사용할 수 있으며 임계 마이크로 농도를 자동으로 연구하는 데에도 적용할 수 있습니다. 실험 기술에 접근 할 수 있습니다. 수동 연구원은 일주일 만에 사용하도록 교육을 받았습니다.장비를 철저히 청소하고 표면 활성 오염 물질의 존재를 방지하기 위해 샘플과 오일을 정화해야합니다. 소프트웨어 컴퓨터에 익숙해지고 조명과 기능의 위치를 제어하고 작은 거품을 제거하는 방법을 배워야합니다. 시작하려면 상온에서 물의 표면 장력을 확인하기 위해 공식적인 물방울.왼쪽 대화에서 차동 밀도를 공기 수로 설정하고 실시간으로 표면 장력을 측정합니다. 5 분 동안. 깨끗한 큐벳에 최소 0.002리터의 깨끗한 식물성 기름을 채우고 자동 온도 조절 셀의 큐벳 홀더에 넣습니다.차동 밀도를 식물성 기름 물로 설정하고 초당 0.5 마이크로 리터의 속도로 40 마이크로 리터를 주입합니다. 주입이 끝날 때까지 매초마다 실시간으로 장력을 측정합니다. 이것은 간단한 동적 프로세스입니다.다음으로, 데이터를 저장하고 계면 장력을 액적 부피와 데이터 시트의 함수로 플로팅합니다. 액적 부피 범위가 깨끗한 물에 대한 액적 부피와 무관한 계면 장력 값을 제공하는지 확인하십시오. 계면 영역을 액적 부피의 함수로 플로팅합니

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Research

연구

JoVE Journal

Biochemistry

생화학

위상 시프트 nanoemulsions (PSNE)는 지역화 된 난방을 개선하고 종양의 열 절제를 개선하기 위해 높은 강도 집중 초음파를 사용하여 기화 할 수 있습니다. 이 보고서에서는 좁은 크기 분포와 안정 PSNE의 준비가 설명되어 있습니다. 또한, 초음파로 인한 박리에 기화의 PSNE의 영향은 조직 - 모방의 유령에서 증명된다.

음향 액적 기화 및 버블이 강화 된 초음파로 인한 박리에 대한 좁은 크기 분포와 위상 - 교대 Nanoemulsions의 합성

출처: Arroyo, M. C. 외 시험 관 내 숙주-미생물 인터페이스에서 합성 박테리아 컨소시엄의 생존 가능성 평가. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 모의 구강, 위장, 장 소화 과정에서 합성 구강 미생물 군집의 생존 가능성 평가를 시연합니다. 각 단계 후 세균 생존율이 수치화되며, 소화 스트레스로 인한 점진적인 감소가 나타납니다.

합성 구강 박테리아 군집을 소화의 시뮬레이션 단계에 노출시키기

미세유체 이중 에멀젼 생성에는 일반적으로 패턴이 있는 습윤성 또는 맞춤형으로 제작된 유리 구성 요소가 있는 장치가 포함됩니다. 여기에서는 표면 처리나 복잡한 제조 공정이 필요하지 않고 14μm까지 이중 에멀젼을 생산할 수 있는 모든 폴리디메틸실록산(PDMS) 이중 에멀젼 발생기의 제조 및 테스트에 대해 설명합니다.

폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 공동 축류 초점 장치를 사용하여 이중 에멀젼 생성

고도로 채워진 마이크로미터 크기의 구성 요소를 포함하는 거대한 소포는 유용한 세포 모델입니다. 유중수(water-in-oil) 에멀젼 원심분리 방법은 캡슐화된 물질로 거대한 소포를 준비하기 위한 간단하고 강력한 도구입니다.

유 중수 에멀젼의 원심 분리에 의해 거 소포 캡슐화 미소 구의 제조

여기, 선물이 위장 장 관의 생리 조건을 시뮬레이션 bioreactors의 시리즈를 사용 하 여 콜론 생체 외에서, 의 본질적인 microbiota 경작을 위한 프로토콜.

인간의 본질적인 Microbiota 공부 기술을 경작 하는 체 외에서 고급 적용

이 프로토콜은 지방산으로 자극시 인간의 장 유기 체에서 지질 방울 (LD) 형성의 특성에 대한 분석서를 설명합니다. 우리는 이 분석제가 LD 형성의 정량화를 위해 어떻게 이용되는지, 그리고 어떻게 LD 대형에 영향을 미치는 약에 대한 높은 처리량 검열을 위해 사용될 수 있는지 토론합니다.

인간 장 유기체에서 지질 방울 형성의 특성화 및 정량화를 위한 형광 기반 분석

물방울 분석은 분석 화학, 효소 진화 및 단일 세포 분석에 유용하지만 일반적으로 액적을 형성하기 위해 미세 유체학이 필요합니다. 여기서는 액적 저술을 수행하기 위한 미세유체없는 접근 방식인 입자 템플릿 유화제를 설명합니다.

입자 템플릿 유화제를 통해 미세 유체가 없는 물방울 분석을 가능하게 합니다.

이 프로토콜은 듀얼 트랩 광학 핀셋을 사용하여 에멀젼의 효소 분해 중에 실시간으로 액적 간 힘을 측정합니다. 이는 에멀젼 안정성과 액적 역학에 대한 연구를 촉진하며, 식품 과학 및 제약 분야의 응용 분야를 지원합니다.

Real-Time Force Measurement Between Emulsion Droplets During Enzymatic Breakdown

이 초보자 가이드는 액적 전달 방법을 통해 GIV(Giant Unilamellar Vesicles)를 준비하기 위한 일반적인 프로토콜을 제시하고, 중요한 단계를 논의하고, 합성 생물학 및 마이크로로보틱스를 포함한 다양한 응용 분야에 필요한 가능한 조정에 도움이 되는 통찰력을 제공합니다.

액적 전달 방법을 사용하여 거대한 단층 소포를 안정적으로 준비

이 기사에서는 상으로 분리된 거대 소포 내부의 세포골격 네트워크의 간단한 원팟 재구성을 소개합니다. 이 방법은 일반화되어 광범위한 생체 분자의 캡슐화 또는 제한에 적용될 수 있습니다.

시험관 내 상분리된 거대 단일층 소포(GUV) 내부 세포골격 네트워크의 재구성

학습하세요 OCTOPUS 펜던트 드롭 표면 막 균형법을 활용한 단일 액적 에멀젼 소화 시뮬레이션 방법입니다. 위장관액의 다중 하위 단계 교환으로 소화 과정에서 계면 장력을 실시간 측정하여 에멀젼화제와 소화 효소의 상호작용을 정밀 분석할 수 있습니다.

시험관 내 시뮬레이션된 위장관액의 다중 하위 단계 교환 을 통한 단일 액적의 에멀젼 소화

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